怀化学院 数学系信息与计算科学专业 《操作系统》 实验报告
实验名称：存储管理
学号 班级 姓名
1 实验目的：
存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。
本实验的目的是通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的技术特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。
2 实验预备内容：
（1）通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。指令的地址按下述原则生成： ①50%的指令是顺序执行的；
②50%的指令是均匀分布在前地址部分； ③50%的指令是均匀分布在后地址部分。 具体的实施方法是：
①在 [0，319] 的指令之间随即选取一起点m; ②顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令；
③在前地址[0，m+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m′； ④顺序执行一条指令，其地址为 m′+ 1；
⑤在后地址[m′+ 2，319]中随机选取一条指令并执行； ⑥重复上述步骤①-⑤，直到执行320次指令。 （2）将指令序列变换为页地址流 设：①页面大小为1k；
②用户内存容量为4页到32页； ③用户虚存容量为32k。
在用户虚存中，按每k存放10条指令排在虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：
第0条-第9条指令为第0页（对应虚存地址为[0，9]）；
第10条-第19条指令为第一页（对应虚存地址为[10，19]）； … …
第310条~第319条指令为第31页（对应虚地址为[310，319]）。 按以上方式，用户指令可组成32页。
（3）计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。 ①先进先出的算法（FIFO）； ②最近最少使用算法（LRR)；
③最佳淘汰算法（OPT）先淘汰最不常用的页地址； ④最少访问页面算法（LFR）； ⑤最近最不经常使用算法（NUR）。 其中③和④为选择内容。
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命中率=1-页面失效次数/页地址流长度
在本实验中，页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。
3、随机数产生办法，Linux或UNIX系统提供函数strand()和rand(),分别进行初始化和产生随机数。例如： srand ();
语句可初始化一个随机数； a[0]=10*rand()/65535*319+1; a[1]=10*rand()/65535*a[0];
语句可用来产生a[0]与a[1]中的随机数。
3 实验内容：
<任务>
设计一个虚拟存储区和内存工作区,并使用下列算法计算访问命中率.
（1） 进先出的算法（FIFO）
（2） 最近最少使用的算法（LRU） （3） 最佳淘汰算法(OPT) （4） 最少访问页面算法(LFU) （5） 最近最不经常使用算法(NUR)
命中率=(1-页面失效次数)/页地址流长度
4 实验步骤:
本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。即首先用srand()和rand()函数定义和产生指令序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，并针对不同的算法计算出相应的命中率。相关定义如下： 1 数据结构
(1)页面类型 typedef struct{
int pn,pfn,counter,time; }pl-type;
其中pn 为页号,pfn为面号, counter为一个周期内访问该页面的次数, time为访问时间. (2) 页面控制结构 pfc-struct{
int pn,pfn;
struct pfc_struct *next; }
typedef struct pfc_struct pfc_type;
pfc_type pfc_struct[total_vp],*freepf_head,*busypf_head; pfc_type *busypf_tail;
其中pfc[total_vp]定义用户进程虚页控制结构, *freepf_head为空页面头的指针, *busypf_head为忙页面头的指针,
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*busypf_tail为忙页面尾的指针. 2．函数定义
（1）Void initialize( ):初始化函数,给每个相关的页面赋值. （2）Void FIFO( ):计算使用FIFO算法时的命中率. （3）Void LRU( ):计算使用LRU算法时的命中率. （4）Void OPT( ):计算使用OPT算法时的命中率. （5）Void LFU( ):计算使用LFU算法时的命中率. （6）Void NUR( ):计算使用NUR算法时的命中率. 3.变量定义
(1)int a[total_instruction]: 指令流数据组.
(2)int page[total_instruction]: 每条指令所属的页号.
(3)int offset[total_instruction]: 每页装入10条指令后取模运算页号偏移值. (4)int total_pf: 用户进程的内存页面数. (5)int disaffect: 页面失效次数. 4.程序参考源码及结果 <程序>
#define TRUE 1 #define FALSE 0 #define INVALID -1 #define NULL 0
#define total_instruction 320 /*指令流长*/ #define total_vp 32 /*虚页长*/ #define clear_period 50 /*清0周期*/
typedef struct /*页面结构*/ {
int pn; //页号 logic number
int pfn; //页面框架号 physical frame number int counter; //计数器 int time; //时间 }pl_type;
pl_type pl[total_vp]; /*页面线性结构---指令序列需要使用地址*/
typedef struct pfc_struct /*页面控制结构，调度算法的控制结构*/ { int pn; int pfn;
struct pfc_struct *next; }pfc_type;
操作系统实验报告-(5)
